“痕量灌溉”理论支撑与技术特点的质疑
“痕灌技术”——润而不湿,滴灌技术或将淘汰
痕灌技术”——润而不湿，滴灌技术或将淘汰通讯员周前进万霞）未来农作物的种植灌溉，将由“农作物被补水”变为“农作物主动吸水”。
昨天，记者从华中科技大学获悉，该校材料科学与工程学院教授诸钧团队研发，具有完全自主知识产权的痕量灌溉技术，不但比目前灌溉效果最好的滴灌技术省水50% 左右，还能在不同的地区、土质中高效使用，还能用于城市立体绿化。
痕灌技术”将安装有“控水头”的管材埋设在农作物的根部，依靠土壤的毛细力作用自动调节水分供给，'控水头'上覆盖的纳米纤维可实现对水分精确控制，在植物根系主动吸水时，水分才会按需流出。
”' 痕灌技术'还能让植物在一些城市建筑上铺展成绿色丛林，对缓解城市雾霾天气起到帮助。
”诸钧教授表示，灌溉在建筑上附着的植物，传统的滴灌技术只能让水从空中不断淋下，既浪费水源又污染周边环境，而采用“痕灌技术”则能保证植物在灌溉时“润而不湿”，保持表面干燥。
它在节水效率、抗堵塞及无需动力抗堵塞性等方面达到国际领先水平。
我国是受沙漠化影响最严重的国家之一，治理沙漠化的有效途径之一是合理灌溉。
痕灌技术能按照植物耗水规律适时、适量、均匀而又缓慢地供水供肥，没有蒸发或渗漏损失，且能够使植物根系层土壤长期保持在最佳水分、通气和养分减产甚至增产条件下，与滴灌相比，痕灌节水 40% —60% 。
诸钧介绍，痕灌依靠毛细力作用自动调节水分供给，只湿润作物根系周围土壤，减少了水分地表蒸发和地下深层渗 漏，提高了水分利用率，降低了作物耗水强度，因此具有节 水效果显著、 作物产量稳定、 水分利用效率显著等突出优点。
据了解，以色列滴灌技术被公认为是目前效果最好的节水灌溉技术，我国自上世纪 70 年代末引进以来取得了长 足发展。
但是滴灌灌水器为了实现更小流量的灌水以及长距离铺设，就必须不断减小流道尺寸，由此带来了流通管道易技术的低流量下滴头堵塞这一世界难题，实现了控水头出水 量低于每小时 200 毫升而长期不堵塞 ;比滴灌用水更少， 而且地表干燥、杂草少，减少了病虫害的发生 ;该技术无需电源， 仅靠重力即可运行，可广泛适用于滴灌无法使用的各种环境。
高效农业节水灌溉——痕量灌溉
技术创新186 2015年10期高效农业节水灌溉——痕量灌溉杨芳河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250摘要：为了推进中国水利建设事业的持续发展，缩短与先进国家的技术差距，促进中国水利科学技术达到国际先进水平，在20世纪后的20年里，国家有关部门组织了从“六五”至“九五”的水利重点科技攻关，取得了一大批技术创新程度高，对中国水电建设产生了重大影响的科技成果。
痕量灌溉实现了灌溉理念和技术的两个创新，达到了防虫、防草、防蒸发和省水、省工、省能、省钱的效果，即是灌溉技术的一次革命，又是水利事业节水技术的一次重大突破。
关键词：节水；水资源；痕量灌溉中图分类号：S275.9 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）10-0186-011 我国水资源现状水资源短缺是人类面临的最严峻的问题之一。
目前有100多个国家和地区严重缺水，近80%的人口受到水荒的威胁。
随着全球人口的增加，水资源供需矛盾日益加剧。
在有限的水资源中，农业占到总用水量的70%。
合理控制农业用水成为解决水资源危机的主要措施。
世界各国，尤其是发达国家都把微灌作为农业可持续发展的重要手段。
我国是一个水资源极其匮乏的国家。
近年来，粮食主产区和西北等生态脆弱地区，连续遭受严重干旱，旱灾发生的频率和影响范围不断扩大，持续时间和遭受的损失持续增加，危害着我国的粮食安全和生态环境。
随着人口的增加和工农业的发展，到2030年我国的用水量将接近目前水资源可开发利用总量，达到了资源极限。
因此，合理利用有限的水资源，尤其是农业灌溉用水，推广微灌节水技术，已成为关系我国国计民生的重要策略。
滴灌被公认为目前节水效果最好的微灌技术。
与传统的大水漫灌相比，滴灌节水效果达50%左右。
滴灌管道大多铺在地表，灌溉水容易发生棵间蒸发。
另外，如果单位时间内的灌水量超过了土壤持水量，多余水分将渗漏到土壤深层，造成一定的水分损失。
研究发现植物的实际需水量并不像之前认为的那么多。
棉花滴灌工程设计中的问题与对策
棉花滴灌工程设计中的问题与对策摘要：棉花是我国西北部地区主要的经济作物，这些地区常年干旱少雨，在这样的自然条件下，棉花产量得不到提高。
棉花滴灌工程的设计就是为了实现节水、高产的目标，但是在这项工程的设计过程中出现不少问题，在此主要分析一下存在哪些问题，并且应该如何应对。
关键词：棉花滴灌；问题；对策中图分类号：s562 文献标识码：a1 棉花滴灌工程设计中存在问题1.1 滴灌技术存在普及力度不够滴管系统专门是为棉花的灌溉而设计的，工程设计中很重要的一点就是要对种植户进行技术培训。
但是这项工程在实际运用中却忽视了这点，由于知识普及面不够广，种植户不知如何使用，在农作物生长需水高峰期，对滴灌系统的使用不当，最后很多种植户只能选择采用最原始的放水漫灌。
1.2 有关管道流速和管径的问题在对棉花滴灌系统进行分析之后，不难发现，即使棉花耗水能力很强，甚至高出其他作物很多，但是棉花滴灌系统对水的利用率很高。
所以，在对棉花进行灌溉时，系统可以保证农作物在生长过程中的需水量，但是在实际中还是会有农作物出现干旱，并且在滴灌系统进行工作时还会存在水资源无法合理分配的问题。
农村水利技术实用手册上讲到：低压管道输水，如塑料硬管适宜的流速为0.6～1.3m/s，压力管道经济流速为0.2～2m/s，还有其他的有关书籍资料中都显示出差不多的结果。
而从喷灌系统在棉花生长地区，如南疆等地进行运作时发现，地埋管严格执行了上述的要求，没有超出规定的流速，但是有些直径不够大的支管道和辅管道却违规超出上述的规定，流速过快，导致有些棉花种植区的农作物没有得到合理的水资源分配，并且在滴灌过程中水的流速不符合标准，直接影响了水资源的合理利用，水资源分配不平衡。
1.3 管道运输水时浪费问题棉花的灌溉工程设计比较独特，不是单用一个管道进行灌溉作业，也不是很多并列的管道同时作业，而是选择主要的管道和辅助的管道轮流灌溉的方式，如在作物需水的高峰期，使用主管道，加快流速；在不是特别需要水时，使用支管道，降低流速；在同样的一条主管道上进行轮流灌溉，管道中的水流速度就不一样。
“痕量”无法灌溉--对“痕量灌溉”的思考
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． １ １ ９ ７ ５ ０ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ — ６ ８ １ ９ ． ２ ０ １ ５ ． １ ８ ． ０ ０ １
ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗｗ ｗ． ｔ ｃ ｓ ａ ｅ ． ｏ ｒ ｇ
０ 引 言
灌溉是一门涉及多种学科 的交叉学科和边缘学科 ，是
ｖ ｏ ｌ － ３ １ ＮＯ ． １ ８ Ｓ ｅ ｐ ．２ ０１ ５ １
９月
ｉ编者按 ： 本刊 ２ ０ １ ５ 年３ １ 卷第 ６ 期刊登了 “ ‘ 痕量灌溉’理论支撑与技术特点的质疑” 文，引发 了针对近几年发展起来 的 “ 痕量灌 溉新技 术”的讨论 。编辑部 曾收到一篇 对 “ 质疑”回应 的论文 ，终 因作 者坚持 不按 专 家审稿意见修改 ，没有达到发表要求 而 未能刊 出，深表遗憾 。近期 ，收到对 该 问题 讨论的又一篇论文 ，该文作者通过生产 实 地调 查 、 结合 理论 分析论 述 了对痕量灌溉的一些认识和思考 。 认为理论和 实践都证 明： ｉ痕量灌溉的 “ 超低 流量供 水” 实现不 了 “ 与植物 自然需水规律相 匹配” 。论 文经过专 家审核和作 者的多次修改 ，最后通过 审核 ，予以刊登 ，欢迎各位 专家学者参 与讨论 ， 希望在讨论 和争鸣 中推动节水技术 的健康发展 。
Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ（ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ Ｃ Ｓ ＡＥ ） ， ２ ０ １ ５ ， ３ １ （ １ ８ ） ： １ －４ ． （ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ｔ ｈ Ｅ ｎ ｇ ｌ ｉ ｓ ｈ ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ０
痕量灌溉管不同埋深对番茄生长、产量和水分利用效率的影响
降低 ｌ ５ ． ７ ％、 １ ０ ． ６ ％和 ５ ． ７ ％， 水 分利 用效 率分 别提
高１ ３ ． ５ ％、 １ ９ ． ６ ％和 ２ ４ ． ０ ％ 。 灌溉 管埋 深 ３ ０ ｃ ｍ 处 理 产 量 和 水 分 利 用 效 率 最 高 。 因此 ， 灌 溉 管 埋 深
３ ０ ｅ ｍ是 本试 验条 件 下 目光 温 室春 茬 番 茄 较 适 宜 的
量、 产量和品质的影响。试验结果表明， 灌溉管埋深
２ ０ ｅ ａ和 ３ ｒ ０ ｅ ａ 处 理 与 表 面覆 土相 比， ｒ 分 别 增 产
６ ． １ ％和 １ ５ ． ２ ％， 同时品质有所改善。灌溉 管埋 深
ｌ Ｏ ｃ ｍ、 ２ ０ ｃ ｍ和 ３ ０ ｃ ｍ 与 表 面覆 土 相 比 ， 耗 水量 分 别
Ｔｈ ｅ Ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｕｓ ｉ ｎｇ Ｓ ｔ ｒ ａ ｗ Ｍｕ ｌ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｆ１ ｏ ｒ ａ Ｌ Ｒ ｔ ｅ Ｇｒ ａ ｓ ｓ ｏ ｎ ’ ｍ ｅ Ａｌ ｋ ａ ｌ ｉ Ｓ ｏ ０ ｉ １ ｌ １
新疆痕灌技术让农业“节水增效”
况 、新变化 和新特点 ，如 果沿用传 龙 头 ，大力培 育农 业产业化 龙头企 力抓好 涉农项 目建设 和招商引资。
给 ，使农 作 物 由 “ 被 补 水 ” 变为 量 灌溉技术 ，同等产量 比滴 灌节水 族 自治 州 的 玛 纳 斯 苹 果 树 榛 子 “ 主 动 吸水 ” 。这 项 技术 经 鉴 定 ３ ０ ％～ ４ ０ ％ ，而且 不 容 易 老 化 。 树 痕 量 灌 溉 示 范 项 目 ，采 用 痕
ｏ（ 上接５ ７ 页）
利 益关 系 。要 让 农 民 广泛 与 合 作 解 释清楚 ，必须 创新完善农 业工作 户 ”等模式 ，推动 传统农业 向现代
社 、龙头企业 形成利益共 同体且保 的思路和方式 ，用 新视角 去分析 和 农 业 转 型 升 级 。要 变 抓 环 节 、催
障农 民权益 。在环境层 面 ，通过完信 息 服 务 ， 办
比广泛 运用３ ０ 余年 的滴灌 技术节水
技术的革命 。
而现在 常见 的地下灌 溉技术 ，
量 灌 溉 系 统 的 苹 果 树 及 榛 子 树
（ 来 源 ：中国农业科 技信息 网
５ ０ ％左 右 ，在业 内被誉为 节水灌溉 因滴 头 堵 塞 问 题 日益走 人 “ 死 胡 长 势 良好 。 同” 。我 国科 学家发 明的痕量灌溉 记者 Ｅ ｌ前 在 哈 密 市 二 堡 镇 节 有望 助推我 国水 肥一体化技 术实现 ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｃ ａ ｓ ｔ ． ｎ ｅ ｔ ． ｃ ｎ ｇ ２ ０ １ ５ － ０ ７ —１ ３） 水 实验 中心看 到 ，２ ２ ５ 亩 的枣 树林 弯 道超车 。痕量 灌溉技术基 于独特
等地应用 ，取得显著成效 。 新疆哈 密大枣有 “ 天下一绝 ” 的美称 ，至今有２ ０ ０ ０ 多年种植史 。
灌溉技术
RDI调亏灌溉技术。
调亏灌溉，即调控亏水度灌溉（英文简称RDI），一般应用于果树的灌溉，是根据果实在生长的三个阶段生长快慢不同，给予不同的灌溉用水量，即在果实生长缓慢、枝条生长迅速的阶段，适当减少灌溉次数和灌溉用水量，而在果实细胞迅速膨大、生长快速的阶段，给予充分灌溉，这样，既提高了果实的产量和品质，又达到了节水的目的。
调亏灌溉技术可以应用于果树如桃树、梨树、葡萄的灌溉，也可以应用于农作物如小麦、棉花的灌溉。
但是，调亏灌溉是有难度的，调亏灌溉条件下需水信息的监测，都是目前研究的难点和热点。
蔡焕杰等分别对甘肃地区的冬小麦和新疆地区的棉花最佳调亏时间进行了研究，对于棉花来说，在花铃开始形成之前进行调亏灌溉效果较好，对于冬小麦来说，返青至拔节前进行调亏灌溉有利于作物根系生长,而且在小麦拔节后存在补偿效应。
半透膜灌溉技术。
半透膜技术目前已经成功应用在水处理中，如饮用水净化、海水和苦咸水淡化以及工业废水处理等。
基于半透膜的选择性透过功能，杨文君[5]等人将半透膜技术与节水灌溉技术相结合，制成半透膜灌水器。
将内部充好水、与地面供水装置链接的半透膜灌水器埋入作物根部附近的土壤中，由于灌水器内是充满水的，灌水器即半透膜外侧的土壤相对于半透膜内侧水势低，而半透膜的工作原理就是利用水势差使水由水势高的一侧向水势低的一侧渗透，这样，灌水器中的水就会向外侧土壤流动，使土壤湿润。
半透膜节水灌溉技术具有以下几个优点：第一，这种灌溉技术是对田间有作物部分进行选择性局部灌溉，田间裸地部分保持干燥，大大地降低了水分蒸发带来的损失；第二，灌溉的供水过程不需要外加机械动力驱动，节省了大量的能源和动力设备；第三，由于这种灌溉方法只给有作物的部分灌溉，裸地部分干燥，这样就能抑制杂草的生长。
痕量灌溉技术。
痕量灌溉技术是针对滴灌系统中容易出现滴头堵塞这一问题对滴灌计数进行的改进，痕量灌溉技术通过两方面防治低头堵塞，一方面在控水头上面安装一个面积大而膜孔小的痕灌膜，即滤膜，起到了过滤功能，另一方面下部安装面积小而束间空隙大的毛细管束，起到控制水的作用，保证通过上层痕灌膜的水流量极小，杂质只是稀松地堆砌在滤膜表面，不会阻挡缓速的水流。
滴灌技术(论文)和田县水利局 刘海军,定稿
2013届毕业生毕业论文浅谈新疆和田地区滴灌技术应用现状、存在的问题及解决对策学生姓名刘海军专业农业水利工程班级 2013届农业水利工程指导教师肖让老师塔里木大学继续教育学院浅谈新疆和田地区滴灌技术应用现状、存在的问题及解决对策新疆和田县水利局刘海军摘要：针对新疆和田地区缺水问题突出的现象，探索适合和田地区实际的节水—的必要性和可行性以及主要途径，结合本人的实际工作，进一步研究和田地区实施滴灌技术中存在的有点和不足，并针对不足而采取的措施，有效提高产品产量，促进和田经济发展。
关键词：节水；途径；和田1.引言目前，我国耕地面积为19.5亿亩，其中有效灌溉面积8.38亿亩，占耕地面积的43%。
全国有一半以上的耕地面积没有灌溉设施，三分之二的有效灌溉面积还在沿用传统落后的灌溉方法。
在节水灌溉面积中，采用现代节水灌溉方式的比例更小，绝大部分还是按低标准初步进行了节水改造，输水渠道的防渗衬砌率不到30%。
而且现行的节水灌溉方式和灌溉设备都相对国外落后。
由于种种原因发展速度缓慢，切面积很小，主要应用在蔬菜、花卉、果树等高经济价值作物上，在大田作物应用较少。
和田位于新疆的最南端，与塔克拉玛干大沙漠的南部接壤，和田属于干旱荒漠性气候。
和田境内的河流季节发差极大，夏季洪涝，秋冬季严重干旱，春季极为缺水，4-5月来水量仅占全来水量的9.8%。
全地区农业人口占85%以上，现有耕地325.76万亩，是一个典型的少边穷传统农业地区。
因此，和田地区的主要水源是河水在全区大小36条河流中，河水的主要补给来水是冰雪融水，特别是在春季用水高峰期，占全年用水量的25%，由于水资源空间分布极为不均衡而导致严重缺水现象。
水成为制约和田地区经济发展的重要因素。
2.和田地区简介和田地区位于新疆维吾尔自治区最南端，与塔克拉玛干腹地南部接壤。
和田地区南部从喀喇昆仑山口至空喀山口全长170公里的山区，大部分为冰雪覆盖，是现代冰川发育与分布区。
昆仑山脉的冰川主要集中分布于喀拉喀什河到克里雅河之间约400公里的山区，它属大陆性山岳冰川，雪线高、规模大、融化速度缓慢，是中国最大的冰川区之一。
科技成果——痕量灌溉技术
科技成果——痕量灌溉技术技术开发单位北京普泉科技有限公司成果简介通过双层透水材料的特殊结构解决了低流量下灌水器堵塞的难题，将水和营养液直接输送到植物根系附近，其小流量特性有利于土壤团粒结构的保持，供水量可与植物的需水量相匹配，实现了真正稳定的地下灌溉，在节水效率、抗堵性和长距离均匀供水等方面取得了突破性进展，是一项可节水节肥的地下水肥菌药气热一体化低流量灌溉技术。
主要性能指标1、痕灌带900在试验压力范围内的水力特性符合滴灌带（管）的水力特性，其流量偏差及变异系数均达到GB/T19812.3-2008规定的A类产品要求。
2、在未经过滤的泥沙水原水状态下，痕灌带900系列表现了其他滴灌带难以实现的良好抗堵塞性能；痕灌灌水器在流量降低后即便通过原水冲洗，流量仍能得到恢复。
适用范围适用于各种场合、各种作物的灌溉使用，可解决滴灌易堵塞报废使用寿命短的难题，实现稳定的小流量地下水肥一体化灌溉。
技术特点抗堵塞；低流量，出水均匀；高效节水节肥节药；植物健康少病；提高作物品质和产量；景观效果好；适应性强、适用范围广，广泛用于农业、林业、室内外空间绿化、生态改良、防沙治沙、矿山修复等领域。
应用成本使用寿命长，长距离铺设，利于实现自动化，节省人工，运维成本低。
典型案例案例1：桃树种植项目。
项目位于北京海淀区苏家坨镇前沙涧村北京科润维德生物技术有限责任公司水蜜桃示范园，规模10亩，2009年4月痕量灌溉系统开始使用，至今该系统仍在正常使用，采用痕量灌溉使水蜜桃的品质得到提升，售价达到10元/个，提高了用户的收益。
案例2：设施蔬菜种植项目。
项目位于内蒙古乌兰察布市察哈尔右翼前旗玫瑰营镇，由北京瑞丰坊生态环境科技开发有限公司2015年开始投入运营，规模60亩，种植各种蔬菜，使用痕量灌溉技术，设施内湿度低，不生杂草并降低病虫害发生，实现了绿色种植。
应用情况痕量灌溉的应用已基本覆盖全国，包括经济作物、设施农业、大田作物、园林绿化、中草药种植、荒漠化治理等。
《痕量灌溉技术》课件
Байду номын сангаас
痕量灌溉技术：原理和方法
痕量灌溉技术的制备方法是通过使用微喷头、滴灌系统或其他微型灌溉设备， 将微量的水通过合适的管道和喷头均匀地分布到作物根区。痕量灌溉技术的 施用方法包括定时定量、全程灌溉和循环灌溉等。
痕量灌溉技术：效果和影响
痕量灌溉技术对农业生产有着显著的作用，可以提高作物产量和质量，减少 土壤侵蚀和养分流失。然而，痕量灌溉技术的不当使用可能导致土壤盐渍化 和水质污染。
《痕量灌溉技术》PPT课 件
痕量灌溉技术：简介
痕量灌溉技术是一种先进的灌溉方法，通过使用微量的水来满足作物的需水 量，以达到节水和提高灌溉效果的目的。它的特点包括低水耗、高效率和环 境友好。
痕量灌溉技术：优势和应用领域
痕量灌溉技术的优势之一是可以精确控制灌溉量，避免过度灌溉和水资源的浪费。它适用于各种作物和土壤类 型，尤其在干旱地区和缺水条件下效果显著。
痕量灌溉技术：展望
痕量灌溉技术在未来的发展趋势和前景中有着巨大的潜力。通过结合智能化 和自动化技术，可以更好地控制灌溉过程和提高系统的效率。然而，在实际 应用中可能出现的问题，如设备维护、能源消耗和经济可行性等需要解决。
结语
痕量灌溉技术是一种重要的水资源管理和农业发展方式。它不仅可以提高作物生产效率，还可以减轻对环境的 负面影响，对于实现可持续发展和环境保护具有重要意义。
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·争鸣与讨论·
农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.31 No.6 Mar. 2015 1
编者按：科学的本质是民主自由，学术期刊作为科研成果记录、交流和传承的载体，当 为学者创造思想交锋、观点碰撞的平台。“‘痕量灌溉’理论支撑与技术特点的质疑”一 文针对近几年发展起来的“痕量灌溉新技术”存在的一些问题提出了质疑。本刊编辑部 收到投稿后先后匿名送 13 位小同行专家评议，包括灌溉技术、灌溉设备、土壤学、土壤 水动力学、导水材料等领域的专家，以期得到对该文客观全面的评价。审核结果：3 位 审稿专家退审，共收到 10 位专家的审稿意见，其中，有 5 位审稿专家对该文给出肯定意 见，同意发表；3 位持否定意见：2 退稿 1 改投他刊；2 位专家认为修改后再审。可见行 业内对此技术颇有争议。每位审稿专家都提出了该文的问题及对该文进行修改完善较好 的意见。在处理稿件的过程中编者深深体会到作者及审稿专家追求科学、勇于探索的精 神和勇于担当的社会责任感。秉承“百花齐放，百家争鸣”的办刊宗旨，本刊决定刊出 “‘痕量灌溉’理论支撑与技术特点的质疑”，以激发对此问题进一步的探讨和研究，促 进我国节水灌溉技术的健康发展和完善。鉴于评审意见有相当的见地，本刊编辑部拟将 在征得审稿专家同意的基础上，在后续期刊中集中刊出对该文的审稿意见。欢迎各位专 家学者参与讨论，希望在讨论和争鸣中推动节水技术的健康发展。
摘 要：有文献认为痕量灌溉基于毛细管原理和膜过滤技术，实现了“自适应”灌溉，并解决了灌水器堵塞问题。该文
基于现有理论、试验资料及微灌实践，对痕量灌溉原理及特点进行了讨论，表明痕量灌溉所述原理及其实现“自适应”
灌溉、解决了灌水器堵塞的论述，其理论支撑和技术本身存在诸多问题，缺少依据论证和检验。
关键词：土壤；灌溉；膜；痕量；节水；毛细管力
1）凹液面是毛细管现象和毛细管力存在的必要条 件；一旦凹液面消失，毛细管力就不存在了，也就没有 毛细管现象。
2）毛细管水是指由毛细管力悬吊着的静态水柱，一 旦在其他力作用下形成了连续水流，管内的凹液面、毛 细管力都立即消失；所以连续水流不是毛细管水，毛细 管力不是形成连续水流的动力。灌溉系统在灌水时均为 连续出流，从系统进口到滴头出口都不存在毛细管现象 和毛细管力，毛细管力不可能成为任何灌溉（包括痕量 灌溉）技术的基础力。
图 2 毛细管现象示意图
Fig.2 Sketch of capillary phenomenon
第6期
赵爱琴等：“痕量灌溉”理论支撑与技术特点的质疑
3
图 2b 示出了毛细管长度 L＜hm 的情况；此时水会从 管顶流出来吗？答案是否定的。因为如果水从管顶连续 流出，意味着不消耗任何能量却对水做了功，亦即出现 了一台永动机；这与能量守恒定律相违背。需要指出： 此时水对管壁浸润的最高点为管顶，并同样遵循毛细管 力与管内高度为 h 的水所受重力相等；即：
土壤中水的毛细管现象，是指：在毛细管力的作用 下，潜水沿着土壤微细空隙上升到一定高度；在这个高 度以下，土壤是饱和的[4]。如把土壤中沿锤向微细空隙视 为管的话，其管壁是开放的（可透水），可能有透过管 壁的水交换，这不符合毛细管现象的侧向边界条件。然 而，由于潜水位通常有一定的面积规模，除去周边一定 范围之外的中间部分，可以近似地看作没有侧向的水交 换，类同于管壁不透水；这可能是前人用毛细管现象来 解释潜水升高的前提。
2）一旦水从灌水器连续出流，纤维束间细管中的凹 液面就消失，毛细管力也就消失了。在整个灌水期间灌 水器都是连续出流，故毛细管力只在纤维束上游端刚接 触水流，至纤维束下游端流出水这一短暂的时间（几秒 钟）内存在。整个出流期间，痕灌灌水器内没有毛细管力。
可见，灌水器内纤维束间细管的毛细管力既微小、又极 为短暂，对灌水的作用基本可以忽略；不可能成为基础力。 2.1.3 小流量点水源出口处土壤是否有毛细管现象尚 待研究证实
图 1 痕量灌溉灌水器结构示意图[4] Fig.1 Schematic diagram of water control tip of trace quantity
irrigation
1.2 抗堵原理 根据文献[2-3]，痕量灌溉控水头依靠滤膜和纤维束
之间的巧妙配合来防止滴头堵塞：滤膜面积大可以降低 过膜流速，而滤膜上的微小孔径可以大幅提高过滤精度， 使灌溉水中物理杂质被阻滞在滤膜上游，不会阻挡缓速 的水流；滤膜拦截的杂质会受到来自管道中动荡水流的 扰动，无法附着在滤膜上；输配水管网浅埋于地下后， 遮光、低温，有效避免了灌溉水中化学物质结晶析出、 藻类及其他微生物生长，有效避免了生物性、化学性堵 塞；此外，灌水器内的纤维束间隙（即流道）远小于植 物根系直径，完全杜绝因植物根系伸入出水流道引起的 堵塞，同时，纤维束间隙远大于滤膜孔径，能通过滤膜 的小颗粒及离子也能通过纤维束间隙进入土壤，保证纤 维束不堵塞。痕量灌溉灌水器可以长久不堵塞[3]。
3）因毛细管水中的压强≤0，如无其他力的作用， 二根毛细管连接在一起是不可能无缝的；如果通过外力 使其成为一根水柱（无缝连接），那么，下端管的凹液 面消失，二根管中的水重将全部由上端管的毛细管力来 悬吊；也就是说毛细管力是不可叠加的。
4）水与气的界面以下，是水的饱和区；只有在水饱 和区内才可能出现毛细管现象。
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.06.001
中图分类号：S275.4
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2015)-06-001-07
张国祥，赵爱琴. “痕量灌溉”理论支撑与技术特点的质疑[J]. 农业工程学报，2015，31(6)：1－7.
Zhang Guoxiang, Zhao Aiqin. Query about theory and technical properties of trace quantity irrigation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(6): 1－7. (in Chinese with English abstract)
笔者认同：痕灌灌水器内的微米级纤维束之间的空 隙，可能形成异形断面细管束，有出现毛细管现象的可 能。然而：
1）痕灌灌水器的纤维束长度仅约 5 mm，属于 L＜hm 的情况，也就是说其毛细管力最大也就是管内 5 mm 高水 柱的重量，这与文献[2]所提“配合 1～2 m 水压”相比， 仅占 0.25%～0.5%。与哈密试点痕灌管进口水头为 5、7.5 和 10 m 相比，更是微不足道。
本文作者之一应邀参加了在新疆哈密召开的“极端
收稿日期：2014-11-12 修订日期：2015-03-10 作者简介：张国祥，浙江衢州人，教授级高工，中国水利学会原微灌学组组 长，主要从事节水灌溉技术的研究与开发。Email：zhguox928@ ※通信作者：赵爱琴，山西孝义人，博士后，主要从事土壤水、农田水资源高 效利用研究。北京 农业部规划设计研究院，100125。Email：zhaoaiqin@
技术中心主任 Davi F. Zoldoske 曾预言灌溉的未来将是地 下滴灌[1]。然而，滴头堵塞问题是制约地下滴灌发展的技 术瓶颈之一。近年来，出现了痕量灌溉技术，据北京普 泉科技有限公司、华中科技大学痕量灌溉研究中心的《痕 量灌溉技术介绍》[2]，痕量灌溉技术不仅以其独特的控水
灌溉技术在西北、西南、中部、华北等地区进行了试点 或推广应用[2]。该技术已经得到科技部的重视，2013 年 “痕量灌溉关键技术与装备”列入“十二五国家科技支撑” 计划[2]，“痕量灌溉产品”列入《水利先进实用技术重点 推广指导目录》[2]。
干旱区痕量灌溉适宜性实验现场研讨会”，在深入了解 了痕量灌溉原理、设备及试点现场后认为：这种技术是 否有合理的理论支撑，是否真能达到其所述效果，有必 要进一步讨论。
2
农业工程学报
2015 年
1 痕量灌溉
1.1 自适应灌溉的控水原理 文献[3]认为：痕量灌溉是基于土壤毛细管原理和膜
过滤技术的灌溉系统，痕量灌溉技术的核心在于其可以 实现“自适应”作用的灌水器；痕量灌水器由具有良好 导水性能的微米级纤维束（原文称毛细管束）和具有过 滤功能的痕灌膜（也叫滤膜）组成（如图 1 所示），埋 在根系附近；纤维束两端分别连接充满水的管道和土壤 毛细管。连接土壤毛细管的一端可以感知土壤水势变化， 从而使作物-土壤-灌溉系统形成一个水势平衡系统；当作 物吸水导致根系周围水势降低时，痕灌灌水器内的水不 断以毛细管水的形式，通过纤维束间空隙和土壤毛细管， 以微小的速度（10～200 mL/h）输送到植物根系附近的土 壤并流向根系周围，直至作物-土壤-灌水器系统水势重新 达到平衡，作物停止吸水，毛细管水不再流出。“痕量 灌溉技术以毛细管力为基础力，只需要配合一定重力（1～ 2 m 水压），即可实现对植物的长期稳定供水”[2]。“出水 量可以和植物的需水量相匹配”[2]。
5）毛细管现象中的管壁是不透水的，也就是说没有 透过管壁的水交换是毛细管现象的侧向边界条件。
2 几个问题讨论
2.1 关于毛细管力是痕量灌溉技术的基础力 有文献[2-3]认为，痕量灌溉基于纤维束间和土壤的
毛细管力；或者说“痕量灌溉技术以毛细管力为基础力”。 然而，毛细管力真的是基础力吗？ 2.1.1 毛细管现象与毛细管力的基本特征
借此机会征集争鸣与讨论的观点及论文，有关该论文及其他涉及本刊内容 争鸣与讨论的文稿请发送至王柳邮箱：wangliu@
“痕量灌溉”理论支撑与技术特点的质疑
张国祥 1，赵爱琴 2※
（1. 原中国灌排技术开发公司，北京 100053；2. 农业部规划设计研究院博士后工作站，北京 100125）